直驱式永磁同步风力发电机性能研究

通过等效磁路法设计了额定功率1.5MW的直驱式永磁风力发电机;为了深入研究额定功率1.5MW的直驱式永磁风力发电机的运行特性,采用场路结合法分析了永磁风力发电机在空载、额定负载和短路情况下的运行特点,并验证了所设计永磁风力发电机的可行性;在此基础上,将极孤系数、负载变化对永磁同步发电机输出功率的影响进行了仿真;对比研究了每极每相槽数对永磁同步发电机性能的影响.结果表明:极槽匹配对直驱式风力永磁发电机性能有很大影响;通过合理选择极数、槽数以及极弧系数,可以减少输出电压谐波分量的影响,降低永磁材料的使用,节省成本,有助于直驱式风力永磁发电机获得良好的性能.     

2.15MW永磁直驱风力发电机设计

介绍了2.15MW永磁直驱风力发电机的主要设计内容,即电磁设计、结构设计、强度计算、通风设计4大部分,并对每个部分进行了详细的介绍和相关计算。文中所述的设计思路和设计方法,可为新能源开发的相关类型发电机的研发提供一定参考价值。     

3.2MW永磁直驱风力发电机设计

介绍了3.2 MW永磁直驱风力发电机的主要设计方案以及设计理念,包括对发电机结构、电磁、强度、通风等方面的设计方案与计算方法的详细介绍。文中阐述的设计方案和计算方法,可为我国在清洁能源开发领域的永磁直驱式风力发电机的研发提供一定参考。     

2.5 MW 直驱风力发电机定子线圈绝缘性能研究

通过对2.5 MW直驱风力发电机定子线圈全套绝缘性能研究分析的介绍,系统评估了该机型定子线圈绝缘材料及绝缘结构。结果表明,定子线圈常规绝缘性能及在高频和工频电源下的耐电老化寿命均能满足行业标准及机组长期安全运行的需要。     

1.5MW直驱永磁风力发电机性能研究

分析了极数、槽数和相数对直驱永磁风力发电机性能的影响,以及减小齿槽转矩和提高输出功率的极、槽配合和极弧系数的选取方法。运用等效电路模型设计额定功率为1.5 MW、78极324槽的直驱永磁风力发电机,基于ANSOFT有限元法,研究了直驱永磁风力发电机在额定、短路情况下的运行特点,并进行了发电机运行特性理论分析和实验研究,通过仿真和实验验证了所设计直驱永磁电机的可行性和实用性。     

新型无铁心永磁直驱风力发电机

针对传统永磁直驱风力发电机结构重量大、齿槽转矩严重、定转子之间存在电磁吸力并存在铁心损耗等问题,采用Maxwell2D软件,优化了传统永磁直驱风力发电机的极数、磁钢宽度和厚度.在转子直径不变的情况下,对定、转子材料不同的三种永磁直驱风力发电机进行了建模和仿真,比较分析了这三种发电机的优缺点,提出了新型无铁心永磁直驱风力发电机.仿真和计算结果表明:加入Halbach列后的新型无铁心永磁直驱风力发电机是一种重量较轻、气隙磁密相对较高的电机.     

基于流固耦合的永磁直驱风力发电机传热分析

海上的风力发电已经逐渐变成一种大趋势.大功率的电机对装置的散热要求很高,因此对电机进行温度场分析可以很好地指导电机冷却系统的设计.强迫水冷电机与自然风冷电机相比具有散热效果好、噪声产生少,以及使用寿命更高等优点.本文以一台外转子永磁直驱风力发电机组为研究对象,基于流固耦合和共轭传热的分析方法,利用 Αnsys软件对正常工作下的电机进行温度场分析,从而得到电机内部主要部件的温度分布.最终,通过对一台10MW外转子电机进行流固耦合分析,对比计算不同冷却水流速下的电机温升分布,得出冷却流体流速与电机温升的关系曲线,为电机冷却设计提供参考.     

不同整流系统对直驱永磁风力发电机的性能影响及选型评估

在设计兆瓦级永磁直驱风力发电机组时,为降低整个机舱的重量,必须使多极永磁同步发电机具有较高的功率密度,这就需要其具有较高的电感值。因此,发电机出口侧整流器类型的选择对发电机的功率、效率,以及风力发电机组的产能具有非常大的影响。对电机模型及常用的变流系统控制策略进行了介绍;再以金风科技股份有限公司1 200 kW直驱永磁同步发电机为实例,对不同整流系统下,电机磁链、电流、功率等参数的特性曲线进行了理论分析及对比说明,详细阐述了二极管整流、串联电容补偿二极管整流、并联电容补偿二极管整流及晶体管主动整流这四种整流系统对发电机运行性能的影响;最后,针对不同整流系统的控制策略及其电机的设计特点对四种整流系统的选型方案进行了综合评估。     

永磁直驱同步风力发电机电磁设计及仿真分析

介绍了3MW永磁直驱同步风力发电机电磁设计参数要点的选取,尤其是对不同每极每相槽数下发电机的性能进行了对比仿真分析。列举了3MW永磁直驱同步风力发电机的主要技术参数,并通过有限元分析软件对所设计发电机的空载特性、负载特性及短路特性进行了仿真计算分析,并对三相短路状态下永磁体是否会发生不可逆退磁进行了验证。     

直驱式永磁同步风力发电机的H∞控制

研究了直驱式永磁同步风力发电机的H∞控制,应用直接反馈线性化,建立了鲁棒控制模型,采用H∞控制理论得出控制律,算法简明实用.仿真表明,H∞控制可以保证在风速变化、系统参数不确定和外部干扰的情况下,直驱式永磁风力同步发电机仍能安全可靠地获取最大风能,向电网输送恒频恒压的电能.     

基于VSG的永磁直驱风电机组惯量支撑控制策略

风电并网容量比重不断加大,减弱了系统的调频能力与惯量支撑能力,电网失稳日益严重。针对这些问题提出了基于虚拟同步机（VSG）的永磁直驱风电机组的控制方案。模仿同步机的功频控制特点,使系统具有惯量响应能力。风电机组经PWM变流器并网,在机侧变流器利用直流电压外环和电流内环控制,维持直流母线电压稳定,VSG从网侧变流器接入,通过设计有功频率和无功电压控制方案,对系统进行调频、调压。使用Matlab软件搭建模型,调整仿真参数,仿真结果表明,该控制方案使系统可以模拟同步发电机的惯量响应特性,能够有效地解决由于风速或者电网负荷改变引起的频率震荡问题。     

兆瓦级直驱型永磁风力发电机无位置传感器控制

针对兆瓦级永磁直驱风力发电机的特点,采用一种基于U-I模型转子磁链位置观测的无传感器零d轴电流控制技术.详细介绍了该控制技术的实现原理,深入分析了基于坐标变换的带饱和反馈双积分器特点,最后通过仿真和2MW背靠背双PWM永磁直驱风电变流器的实验样机,验证了其有效性.结果表明,该方法具有较好的稳态与动态性能且工程实现较为简...     

直驱永磁同步风力发电机空载短路分析

利用ANSOFT电磁场软件,建立了基于Maxwell的直驱永磁风力发电机二维瞬态有限元模型,对MW级直驱永磁风力发电机进行了空载性能和各种突然短路分析。通过理论分析和仿真结果验证,得到了各种故障工况下所能得到的最大电枢电流和获得最大电枢电流的初始条件,为永磁电机设计永磁体工作点的确定提供了理论依据。     

永磁直驱风电变流器功率器件损耗分析

永磁直驱风力发电系统在低电压等级下多采用两电平变流器并联运行,而在中压等级下采用三电平变流器较为合适.在分析绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块损耗的基础上,根据两电平和三电平变流器的工作机理,建立了一套考虑结温效应的变流器损耗计算公式.对永磁直驱风力发电系统中并联两电平和三电平变流器的损耗进行了对比分析,分析结果表明,相对于并联两电平结构,三电平变流器的总损耗可减少27％.实验验证了三电平变流器功率器件开关状态的正确性,损耗分析为MW级风力发电系统中三电平变流器散热设计奠定了基础.     

直驱永磁同步风力发电机组研究现状与发展前景

为了促进我国直驱永磁同步风力发电机系统的理论研究和应用,结合国内外研究现状,对直驱永磁同步风力发电机的结构和设计特点以及系统的控制技术和发电成本等进行了综述。通过分析,总结了其技术特点和发展趋势,指出了该技术的应用前景。     

变结构控制策略在直驱永磁同步风力发电机中的应用

根据直驱永磁同步风力发电机的结构特点,采用双脉宽调制变流器作为其并网主电路.考虑到永磁同步发电机的数学模型在dq坐标系下是一个非线性耦合系统,不利于控制器的设计.提出了采用逆系统方法将原系统进行线性化解耦,构造出其伪线性系统模型,再运用变结构控制理论设计伪线性系统的闭环控制器.建立了基于此控制策略的仿真模型并与PI控制进行比较.仿真结果表明,该控制策略可实现发电机输出有功功率的准确控制、并网有功功率和无功功率独立调节以及变速恒频运行.变结构控制与PI控制相比,动态响应速度快、鲁棒性好.     

直驱永磁风力发电机空载短路去磁分析

利用Maxwell电磁场有限元计算软件,建立了基于Ansoft的直驱永磁风力发电机二维瞬态有限元模型,利用Ansoft强大的电磁场分析和后处理功能,仿真得到了直驱永磁风力发电机在正常和空载短路下的电磁场分布和相关性能曲线,分析了空载短路下短路电流对永磁体的去磁磁场,为直驱永磁风力发电机优化设计提供判断依据.     

永磁直驱风电机组的机侧多整流器并联运行控制研究

永磁直驱风电机组的容量通常达到了兆瓦级,采用并联型结构是主要的扩容方式。传统的风电变流器机侧整流器具有独立的直流母线,虽具有控制简单的优点,但也存在成本高、体积增加等问题。针对这个问题,提出了一种新型的永磁直驱风电机组机侧多整流器共直流母线并联运行控制策略。该控制策略的控制目的是抑制共直流母线的整流器模块之间由于不同步造成的环流,因此首先对具有公共直流母线的多整流器运行的直流环路和零序电流动态进行了建模和分析,设计了独立的电流控制器,并通过同步载波移相配合生成了多簇脉冲调制信号给不同的整流器模块,但相互的控制器使用了同一个转子位置观测器,从而实现了每个模块的电流同步和均衡,并匹配了最优的总发电机转矩。最后,为了验证控制策略的有效性,基于1.5 MW的永磁直驱风电机组试验平台进行了试验研究。试验结果表明,在新型控制策略下,变流器机侧多整流器模块能正常运行,并具有较优的性能。     

直驱永磁风力发电机短路退磁分析

以一台3MW直驱永磁风力发电机为例,建立有限元分析模型和外电路模型,并进行联合仿真计算。重点研究了短路运行过程中永磁体的退磁情况,通过磁链分析和有限元计算,寻找到了永磁发电机的最大退磁风险发生的时刻和在永磁体上的位置,分析了分数槽绕组电枢反应对永磁体的影响特点,从而便于指导永磁发电机设计时防退磁措施研究。     

全功率直驱永磁风力发电机组试验台的研究

直驱型风力发电机组性能优越、运行可靠、维护简便.对采用的低速永磁电机矢量控制调速系统模拟直驱型风机的风轮运行特性进行了理论分析,提出大功率永磁同步发电机组交流传动系统仿真实际直驱永磁风力发电机组的技术方案,并设计和建立全功率直驱永磁风力发电机组的电气试验台.在试验台上对2 MW直驱永磁风力发电机组的电气系统进行了风机功率输出特性和模拟风况的运行性能的试验.